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光学设计中像差的校正与平衡方法

2021-12-19 11:42| 发布者:Davis| 查看:1444| 评论:0|原作者: 光电资讯

摘要:本文介绍了光学设计中优化和校正像差的方法,包括合理分配光学组件的像差校正任务、控制入射角度、平衡各个视场像差、重视光阑的作用等。同时还介绍了一些与光学系统设计相关的软件,其中Zemax软件是一套综合性的光学设计软件,具有功能多样、灵活、快速、容易使用等优点。

在光学设计中,像差要通过不断的优化与校正,从而达到一个合理的值,以下是在优化像差中经常用到的思路和做法!

(1)各个光学组件承担的像差校正任务要合理,尽量做到各种像差大小相似且较小,高级像差的校正难度大,成本高,控制每个面像差较小,可以避免高级像差。同时各个镜片的光焦度分布要合理,不要出现个别面的像差很大从而弥补系统像差。

(2)入射角较大时,入射角大的那一面使其弯向光阑,通过合理的分配透镜之间的光焦度关系,让入射光线角度不要过大,即光线较为平缓的入射到每一片透镜的表面。

(3)像差不可能完全消除,结果要使各个像差处于平衡状态,各个视场像差不要有太大差别,视场保持均匀。如果难以达到全视场均匀,将设计重心集中在0.7 视场范围内,保证 0.7 视场内的画质。其他视场区域更趋近于边缘,可以酌情降低优化要求。

(4)优先选择对像差敏感的面进行优化,系统中这样的面较多时,优先优化可以兼顾其他像差的面。

(5)重视光阑的作用,距离光阑近的透镜对球差和彗差的抑制明显;距离光阑远的透镜组对像散、畸变、色差的影响明显;而靠近像面的透镜,更大程度上可以校正场曲。

(6)诸如双高斯结构这种具有对称性质的光学系统,可以选择一一对应的参数进行调整,对称变化可以改良轴向像差,反之改良垂轴像差。

(7)利用胶合面抑制像差,同时可以更换玻璃材料。胶合面可以用于改良高级色差,对系统像质有很大帮助,同时工艺简单可靠,在像差校正方面由很大灵活性。而有些特殊玻璃,如高折射率玻璃,反常色散玻璃,低色散,高色散的玻璃,合理使用会降低系统设计难度。

(8)适当使用渐晕来阻挡部分难以优化的光束,边缘光束的校正一直较为困难,在设计的收尾阶段,可以适当添加渐晕,牺牲一定边缘亮度的基础上,提高边缘成像质量。使结构设计趋于完善。

(文章来源:本文通过收集上的一些平台资料后进行整理和编排制作的,由于水平和能力限,仅供大家参考。如有什么理论常识错误者宣传的不当之处,请随时联系我们,欢迎大家纠错和提出意见,我们将及时进行修改或者删除。

与光学系统设计相关的软件有一些是比较优秀的,比如Zemax软件是一套综合性的光学设计软件。它集成了光学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析和文件整理功能。Zemax的这些功能都有一个直观的接口,它们具有功能多样、灵活、快速、容易使用等优点。



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